Устройство для измерения угла опережения впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1984 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к технике контроля, используемой при диагностике двигателей с впрыскиванием топлива, преимущественно дизелей. Известны устройства, содержащие датчик верхней мертвой точки (ВМТ) и исследуемого процесса, схемы преобразования и индикации J. Однако в таких устройствах наличие субъективных ошибок оператора снижает точность диагноза. Известны также устройства для измерения угла опережения впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащие датчики верхней мерт вой точки и исследуемого процесса, схему обработки и блок вычисления 2 Недостатком данного устройства яв ляется то, что при изменении угла опережения впрыскивания топлива отсутствует жесткая синхронизация начала и конца подсчета импульсов генератора, входящего в состав блока обработки, лачала вычисления угла , опережения впрыскивания топлива в блоке вычисления в силу его структур ной ограниченности. Известны устройства для измерения угла опережения впрыскивания топлива, содержащие датчики верхней мертвой точки поршня и исследуемого процесса, формирования сигналов, триггер, счетный триггер, первый и второ счетчики импульсов, генератор импуль сов, первую, вторую, третью, четвер тую, пятую и шестую схемы совпадения блок вычисления,индикатор и дешифратор, причем датчики через формирователи подключены ко входам триггера, первый выход которого подключен к первому входу первой схемы совпадения, первый выход счетного триггера подключен к первому входу второй схемы совпадения и к третьему входу первой схемы совпадения, выход генератора импульсов подключен ко вторым входам первой и второй схем совпадения, выходы которых подключены через первый и второй счетчики импульсов к первым входам третьей и четвертой схем совпадения соответственно, вхо ды обнуления счетчиков подключены к выходу шестой схемы совпадения, выходы третьей и четвертой схем совпадения и первый выход индикатора подключены к первой шине блока вычисления, адресная щина которого под ключена ко входу дешифратора, а со452ответствующие выходы - ко вторым входам третьей и четвертой схем совпадения и индикатора, вторая шина блока вычисления подключена к третьим входам третьей и четвертой схем Совпадения 3 . В известном устройстве процесс определения угла опережения сведен к определению цифровых эквивалентов: N - угла 720°, угла между впрысками, и измеряемого угла N, на определенном режиме работы двигателя,, после чего вычисляется угол опережения впрыскивания Ч по формуле Ч 720° в блоке вычисления. При нестабильности йЧ момента начала впрыскивания возникает погрешность измерения. Допустим, нестабильность йЧ соответствует п дополнительным импульсам опорного генератора. Тогда, в известном устройстве угол Ч определяется согласно вьфажению: N X + П У определяется выражением: N X + п N Таким образом, относительная погрешность равна: qjii N Погрешность возникает в результате того, что момент начала впрыскивания топлива определяется не только постоянными характеристиками двигателя (например, ЗбО между двумя ВМТ), но и переменными, зависящими от состояния топливной аппаратуры (топливного насоси, кулачковым распределительным валом, топливопроводом, а также свойствами топлива). Недостатком устройства является также отсутствие синхронизации вычислительным блоком (микропроцессором) работы всего устройства. Так, обнуление счетчиков происходит аппаратно, независимо Ьт того, окончиось считывание информации или нет. При больших частотах вращения и маых углах впрыскивания (например, при неисправности топливной аппаратуры) время считывания информации ожет оказаться соизмеримым и даже ольше, чем длительность импульса. соответствующего углу опережения впрыскивания, равного длительности импульса Готовность. Ввод недостоверной информации в блок вычисления приводит к ошибочным показаниям устройства. Кроме того, время, в течение которого возможно обнуление счет чиков, пропорционально отношению п/п т.е. гораздо больше, чем время готовности. Таким образом, в реальных условиях (при наличии большого уровн помех, возникающих при работе двигателя) в цепях устройства могут появляться помехи, приводящие либо к сбою в работе устройства, либо к ошибочным показаниям. Цель изобретения - повьш1ение точности и надежности устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем датчики ВМТ поршня и исследуемого процесса, формирователи сигналов, триггер, счетный триггер, первый и второй сче чики импульсов, генератор импульсов, первую, вторую, третью, четвертую, пятую и шестую схемы совпадения, бло вычисления, индикатор и дешифратор, причем датчики через формирователи подключены ко входам триггера, первый выход которого подключен к первому ВХОДУ- первой схемы совпадения, пер вый выход счетного триггера подключе к первому входу второй схемы совпадения и к третьему входу первой схем совпадения, выход генератора импульсов подключен ко вторым входам первой и второй схем совпадения, выходы которых подключены через первый и второй счетчики импульсов к первым входам третьей и четвертой схем совпадения соответственно, входы обнуления счетчиков подключены к выходу шестой схемы совпадения, выходы третьей и четвертой схем совпадения и первый выход индикатора подключены к первой шине блока вычисления,. адресная шина которого подключена ко входу дешифратора, и соответствую1ци выходы - ко вторым входам третьей и четвертой схем совпадения и индикатора, вторая шина блока вычислени подключена.к третьим входам третьей и четвертой схем совпадения, дополнительно введены триггер флага, сед мая и восьмая схемы совпадения, при чем второй выход триггера подключен ко входу счетного триггера, второй выход которого соединен с первым рходом триггера фланга и первым входом пятой схемы совпадения, второй выход триггера фланга подключен к выходу восьмой схемы совпадения, первьт выход к четвертому входу первой и третьему входу второй схем совпадения соответственно, а второй выход - к первому входу седьмой схемы совпадения, вторые входы пятой, шестой, седьмой и восьмой схем совпадения подключены к первой шине блока вычитания, ко второй шине которого подключены выходы пятой и седьмой схем совпадения, а третьи входы пятой и седьмой, а также первые входы шестой и восьмой схем совпадения подключены к соответств тощим выходам дешифратора. На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема временных сигналов (о - сигналы работы генератора импульсов, 5 - сигнал с выхода датчика исследуемого процесса, I - сигнал с выхода триггера, и - сигнал на выходе второй схемы совпадения, е - сигнал на выходе первой схемы совпадения, ж - сигнал на выходе триггера флага, и - сигнал на втором входе пятой схемы совпадения- , к - сигнал на втором входе восьмой схемы совпадения, л- сигнал на втором входе шестой схемы совпадения им- сигнал на первом выходе счетного триггера). Устройство содержит датчики 1 верхней мертвой точки (ВМТ) поршня и датчик 2 исследуемого процесса (начала впрыскивания топлива), связанные через формирователи 3 и 4 сигналов с триггером 5, первый выход которого подключен к первому входу первой схемы 6 совпадения, а второй . выход - ко входу счетного триггера 7, первый выход которого связан с третьим входом первой схемы 6 совпадения и первым входом второй схемы 8 совпадения. Устройство имеет генератор 9 импульсов, связанный с вторыми входами второй схемы 8 совпадения и первой схемы 6 совпадения. Первый и второй счетчики 10 и 11 импульсов включены соответственно между первой и третьей схемами 6 и 12 совпадения и второй и четвертой схемами 8 и 13 совпадения. Устройство содержит также блок 14 вычисления, пятую схему 15 совпадения, шестую схему 16 совпадения, триггер 17 флага, дешифратор 18, седьмую и восьмую схемы 19 и 20 совпадения и инди катор 21 , Триггер 17 флага включен входами ко второму выходу счетного триггера 7 и выходу восьмой схемы совпадения 20, первым выходом - к первой схеме 6 совпадения и второй схеме 8 совпадения, а вторым - к первому входу седьмой схемы 19 совпадения. Дешифратор 18 связан входом с адресной шиной блока 1А вычисления, а выхода с третьим входом пятой схемы 15 сов падения, первым входом восьмой схемы 20 совпадения, третьим входом седьмой схемы 19 совпадения, первым входом шестой схемы 16 совпадения, индикатором 21 и вторыми входами третьей и четвертой схем 12 и 13 совпадения. Первая шина блока 14 вычисления связана с вторыми входам пятой, шестой, седьмой, восьмой схе 15,16,19 и 20 совпадения, а также выходами индикатора 21 и третьей и четвертой схем 12 и 13 совпадения. Вторая шина блока 14 вычисления связана с третьей, четвертой, пятой и седьмой схемами 12,13,15 и 19 совпадения. Работа устройства происходит сле дующим образом. f Датчик 1 ВМТ генерирует зл ктрические сигналы о нахождении поршня двигателя в верхней мертвой точке, датчик 2 генерирует злектрический сигнал в момент начала впрыскивания топлива, а формирователи 3 и 4 формируют сигналы от датчиков 1 и 2 по амплитуде и длительности. .Блок 4 вычисления предназначен для обработки операндов N и N и управл ния устройства и может быть выполне в виде микро-ЭВМ на базе известных микропроцессорных комплектов типа К580, триггеры 5 и 7 служат для задания временных интервалов. Седьмая схема -19 совпадения предназначе на для считывания блоком 14 сигнала готовности, а восьмая схема 20 совп дения - для сброса блоком 14 тригге ра 17 флага, который служит для блокировки счетчиков 10 и 11 с помощью схем совпадения 6 и 8 и формировани сигнала готовности. Шестая схема 16 совпадения служит для обнуления блоком 14 счетчиков 10 и 11, а гене ратор импульсов для заполнения импульсами сформированр1ых временных ин тервалов. Схемы 6 и 8 совпадения предназначены для форм1фовзния пачек импульсов и блокировки счетчиков 10 и 11, пятая схема 15 совпадеи 1я - для считывания блоком 14 разрешения на сброс триггера 17 флага, счетчики 10 и 11 - для формирования операндов N и N. Дешифратор 18 служит для управления схемами совпадения, схемы 12 и 13 - для считывания блоком 14 значений операндов N и N из счетчиков 10 и 11, а индикатор 21 для вывода результатов вычислений на табло. При вращении вала двигателя датчик 1 ВМТ генерирует электрические импульсы в момент нахождения поршня в ВМТ - один за полный оборот вала (фиг. 25). Датчик 2 момента начала впрыскивания топлива в цилиндр двигателя генерирует электрические импульсы в момент начала впрыскивания один за два полных оборота вала двигателя (фиг. 2В). Сформированные в формирователя 3 и 4 импульсы поступают на соответствующие входы триггера 5, на первом выходе которого формируется импульс длительностью ty, зависяш.ей от угла опережения начала впрыска топлива и скорости вращения коленчатого вала двигателя (фиг. 21-). На первом выходе счетного триггера 7 формируется импульс с длительностью, равной двум полным оборотам коленчатого вала, при зтом смена состояний на выходе счетного триггера 7 происходит по спаду импульса на выходе 2 триггера 5, что соответствует моменту прохождения поршнем ВМТ (фиг. 2м) . На выходе второй схемы 8 совпадения при наличии логической единицы на первом выходе счетного триггера 7 и первом выходе триггера 17 флага появляется пачка импульсов N -цифрового эквивалента двух полных оборотов коленчатого вала двигателя (фиг. 2i3) . На выходе первой схемы 6 совпадения появляется пачка импульсов N -цифрового эквивалента угла опережения впрыскивания при наличии логической единицы на первых выходах счетного триггера 7, триггера 5 и триггера 17 флага (фиг. 2е). Подсчет импульсов в пачке Ny происходит в счетчике 10, а импульсов в пачке N - в счетчике 11. По окончании импульса на первом выходе счетного триггера 7 происходит отключение входов счетчиков 10 и 11 от ге7110нератора 9 с помощью схем совпаде- Т ния 6 и 8 и устанавливается триггер 17 флага (фиг. 2ж), который подтверждает отключение счетчиков Ю и 11 и сигнализирует, что формирование цифровых эквивалентов N и N закончено. Микропроцессор считьшает показания с второго выхода триггера 17 флага . с помощью седьмой схемы 19 совпадения и, таким образом, получает разрешение на считывание операндов Ny и N из счетчиков 10 и 11. Если микропроцессор не успевает выполнить программу обработки операндов NX и N, что возможно при больших оборотах двигателя, то триггер 17 флага, заблокировав входы счетчиков, воспрепятствует возникновению в счетчиках ложных значений операндов N и N. После выполнения программы обработки операндов NX и N микропроцессор обнуляет счетчики 10 и 11 с помощью шестой схемы 16 совпадения (фиг,2л), запрашивает разрешение на сброс триггера 17-флага (фиг. 2и) через пятую схему совпадения 15, так как во избежание ошибки триггер 17 флага Iможно сбрасывать только при наличии логической единицы на втором выходе счетного триггера 7, После получения разрешения на сброс триггера 17 флага микропроцессор сбрасывает триггер 17 флага с помощью восьмой схемы 20 совпадения (фиг. 2к) м подготавивает таким образом устройство к дальнейшей работе. За счет полного использования информации от датчиков ВМТ поршня исследуемого процесса для более точного определения границ временных интерн алов ij и t эквивалентных для этих интервалов чисел N и N соответственно, за счет введения жесткой синхронизации процесса накопления и хранения исходных операндов N и N, а также за счет введения блокировки счетчи- . ков и управления устройством с помощью блока вычисления предложенное устройство позволяет повысить, точность определения угла опережения впрыскивания топлива в камеру сгорания. Кроме того, блокировка счетчиков и управление устройством блоком вычисления позволяет повысить помехозащищенность и надежность работы устройства, а также расширить диапазон частот вращения коленчатого вала двигателя, при которых угол опережения впрыскивания топлива может быть измерен. Устройство обеспечивает точность определения угла впрыска топлива в камеру сгорания двигателя с любой наперед заданной точностью независимо от скорости вращения коленчатого вала двигателя.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее датчики верхней мертвой точки поршня и исследуемого процесса, формирователь сигналов, триггер, счетный триггер, первый и второй счетчики импульсов, генератор импульсов, первую, вторую, третью, четвертую, пятую, шестую схемы совпадения, блок вычисления, индикатор и дешифратор, причем датчики через формирователи подключены ко входам триггера, первый выход которого подключен к первому входу первой схемы совпадения, первый выход счетного триггера подключен к первому входу второй схемы совпадения и к третьему входу первой схемы совпадения, выход генератора импульсов подключен ко вторым входам первой и второй схем совпадения, выходы которых подключены через первый и второй счетчики импульсов к первым входам третьей и четвертой схем совпадения соответственно, входы обнуления счетчиков подключены к выходу шестой схемы совпадения, выходы третьей и четвертой схем совпадения и первый выход индикатора подключены к первой шине блока вычисления, адресная шина которго подключена к входу дешифратора, а соответствующие выходы к вторым входам третьей и четвертой схем совпадения и индикатора, причем вторая шина блока вычисления подключена к третьим входам третьей и четвертой схем совпадения, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности и надежности, в устройство дополнительно введены триггер флага, седьмая и восьмая (Л схемы совпадения, причем второй выс ход триггера подключен к входу счетного триггера, второй выход которого соединен с первым входом триггера флага и первым входом пятой схемы совпадения, второй вход триггера флага подключен к выходу восьмой схемы совпадения, первый выход - к 00 четвертому входу первой и третьему 00 4 входу второй схем совпадения соответственно, а второй выход - к перСП вому входу седьмой схемысовпадения, вторые входы пятой, шестой, седьмой и восьмой схемы совпадения подключены к первой шине блока вычисления, ко второй шине которого подключены выходы пятой и седьмой схем совпадения, а третьи входы пятой и седьмой, -а также первые входы восьмой и шестой схем совпадения подключены к соответствующим выходами дешифратора.

иг.2.